Systemy magazynowania nie są nowością na rynku, są to rozwijane i doskonalone już od wielu lat technologie przechowywania energii. Na rynku dostępne są różne technologie np. kwasowo-ołowiowe, żelowe, litowo-jonowe, NMC, NCA, LiFePO4 i różne odmiany np. wysokonapięciowe, niskonapięciowe.
W każdej z tych dziedzin mamy po kilkadziesiąt modeli i dostawców różnych rozwiązań, dlatego na pierwszy rzut oka można mieć wrażenie, że magazyn 10kWh w tej czy innej technologii, tej czy innej marki to to samo. NIC BARDZIEJ MYLNEGO, to tak jakby powiedzieć, że każdy samochód z 4 kołami jest taki sam. Systemy poszczególnych producentów a nawet tego samego producenta różnią się w istotnych szczegółach tak bardzo, że postanowiliśmy napisać poradnik – taki “Wstęp do systemów magazynowania energii”.
Korzyści z magazynowania energii są wymierne, z tych najważniejszych: własne zasilanie w razie awarii sieci, wyższy stopień auto konsumpcji, niezależność od dostawcy energii, poprawa funkcjonowania sieci, brak spadków, wzrostów napięć w sieci, które mają wpływ na funkcjonowanie instalacji, zapewnienie zasilania tam, gdzie nie ma dostępu do sieci publicznej a także wyższe oszczędności i dążenie do możliwości tworzenia inteligentnych sieci energetycznych.
Przedstawiamy aktualnie na co zwrócić uwagę przy wyborze magazynu energii dla instalacji fotowoltaicznej z naszego wieloletniego doświadczenia. Pierwsze kompletne systemy zasilania oparte na magazynowaniu energii z instalacji fotowoltaicznej SOLSUM wykonywał już w 2012 roku m.in. dla całorocznych schronisk górskich oraz budynków mieszkalnych, firm. Co ciekawe, większość ważnych danych nie jest zawarta w karcie katalogowej czy instrukcji obsługi magazynu energii, dlatego każdy system magazynowania, który mamy w ofercie był przez nas testowany w rzeczywistych warunkach.
Zdj. montaż domowego magazynu energii. źródło: SOLSUM
1. Wybór technologii
Miejmy to z głowy: akumulatory kwasowo-ołowiowe, żelowe, AGM to w 99% przypadków nie będzie optymalne rozwiązanie dla domu czy firmy. Technologia litowo-jonowa, LIFEPO4 oferuje tutaj znacznie większe bezpieczeństwo, żywotność i sprawność a także kompatybilność z nowoczesnymi falownikami, więc na niej skupimy się w naszym poradniku.
Zdjęcie: System magazynowania energii dla budynku mieszkalnego. Źródło: SOLSUM
- Ile miejsca potrzebuję na domowy system magazynowania energii, czy jest potrzebne specjalne wentylowane pomieszczenie i ile taki system waży?
Nowoczesne systemy oparte m.i na technologii litowo-jonowej są szczelne, nie gazują, nie wymagają więc wentylacji i są dużo bardziej bezpieczne niż starsze technologie jak np. kwasowo-ołowiowe.
Dla przykładu akumulator litowo-jonowy wraz ze sterownikiem BMS o pojemności 11kWh będzie ważył ok. 160kg i zajmie ok. 110x58x30cm, czyli mniej niż typowa pralka czy zmywarka.
Zdjęcie: Magazyn energii. Źródło: SOLSUM. Pojemność 18kWh.
2. Tryb back-up i off-grid
Wiele dostępnych systemów na rynku oferuje magazyn energii służący jedynie do zwiększenia autokonsumpcji energii czyli głównie zużywania energii zgromadzonej w ciągu dnia w nocy czy tzw. peak shaving BEZ zasilania odbiorników w razie awarii sieci.
Tryb back-up różni się w zależności od systemów, mamy dostępne automatyczne przełączniki sieć-wyspa (przerwowe lub bezprzerwowe) przełączenia ręczne, tryb back-up tylko dla wybranych obwodów gwarantowanych lub na zasilanie całego domu. Większość tańszych systemów umożliwia zasilanie w trybie back-up do 1kW na fazę. W przypadku normalnego gospodarstwa domowego włączenie np. czajnika o mocy 2000W + kilku innych drobnych odbiorników będzie powodować wyłączenia całego zasilania w domu i restart systemu.
Zupełnie innym pojęciem jest tryb off-grid gdzie nie mamy dostępu do sieci publicznej i musimy się opierać tylko na systemie fotowoltaicznym z magazynem energii oraz opcjonalnie z dodatkowymi źródłami wspomagającymi jak wiatrak, turbina wodna lub źródłami zapasowymi jak agregat.
3. 1 faza czy 3 fazy i obciążenie odbiorników
W zależności od systemu z akumulatorów możemy zasilać odbiorniki 1 lub 3 fazowe lub tylko 1 fazowe. Dodatkowo występują różnice pomiędzy danymi systemami ile faz może być zasilane w trybie back-up.
4. Tryby pracy systemu
Są systemy, które pracują w jednym trybie fabrycznym a są takie, które można indywidualnie dostosować poprzez zmianę trybów do danej sytuacji i potrzeb i priorytetów, prostsze i tańsze systemy takich możliwości przełączenia pomiędzy różnymi trybami nie posiadają. Wybrane tryby i priorytety do wyboru np.
Tryb I – w trybie tym energia elektryczna produkowana jest z instalacji fotowoltaicznej i pokrywa zużycie własne. Nadmiar energii jest wykorzystany do ładowania baterii lub wysyłany do sieci publicznej nN poprzez licznik dwukierunkowy w celu późniejszego jej odebrania np. w okresie zimowym.
W trybie tym energia trafia bezpośrednio na odbiorniki, następnie w przypadku nadmiaru energii do akumulatorów i w ostatniej kolejności nadmiar wypływa na sieć publiczną w celu późniejszego odzyskania na zasadzie ”opustów”. Priorytet: odbiorniki> bateria> sieć publiczna
Tryb II – w nocy, kiedy energia nie jest już produkowana z PV, a baterie są już wystarczająco naładowane – może być wspólne zasilanie odbiorników włącznie z siecią publiczną nN. W pierwszej kolejności rozładowywane są akumulatory do zadanego poziomu i w przypadku niewystarczającej energii z akumulatorów funkcję dostarczania energii przejmuje sieć publiczna. Priorytet: bateria> sieć publiczna
Tryb III – w przypadku awarii sieci publicznej nN- system automatycznie przełącza się w tryb Back-Up
Tryb zasilania awaryjnego wymaga zastosowania magazynu energii, oraz spacjalnego falownika który umożliwi podtrzymanie zasilania urządzeń w gospodarstwie domowym w zależności od ich chwilowego obciążenia. Tryb pracy wyspowej jest załączany gdy sieć publiczna jest odłączona. System zapewni zasilanie awaryjne z instalacji fotowoltaicznej PV lub wcześniej naładowanego akumulatora domowych odbiorników. W trybie tym (Back-Up) bank baterii jest niezbędny. Zaleca się aby obciążenia z domowych odbiorników były racjonalnie dobrane, gdyż w trybie tym odbiorniki są wspomagane tylko przez akumulatory i PV ( jeśli jest produkcja z PV). Priorytet: PV>bateria> odbiorniki
Tryb IV – baterie mogą być ładowane z sieci publicznej nN. Czas ładowania / moc ładowania można ustawić elastycznie ( poprzez aplikację zarządzająca pracą falownika) Priorytet: sieć publiczna > odbiorniki > bateria
5. Czas przełączenia w trybie back-up
Począwszy od systemów bezprzerwowych o czasie przełączenia poniżej 10ms do systemów, gdzie czas przełączenia wynosi do kilku minut. Często przy wyborze systemu klient nie przywiązuje do tego aż tak dużej uwagi, jednak w przypadku częstych zaników prądu i np. pracy z domu czas przełączania ma kluczowe znaczenie, również w przypadku firm, które np. mają maszyny wrażliwe na wyłączenia prądu, każda przerwa w zasilaniu to koszty wznowienia produkcji i zepsutego materiału.
6. Sprawność i żywotność systemu
Sprawność całego systemu magazynowania energii to zazwyczaj przedział 85-97%.
Żywotność akumulatorów to z reguły 15-25 lat w zależności od systemu. Im wyższej jakości system tym pojemność akumulatorów po latach będzie wyższa oraz dłuższa eksploatacja.
7. Kompatybilność z falownikami i możliwość rozbudowy w przyszłości
Nie każdy falownik hybrydowy będzie kompatybilny z każdym akumulatorem i odwrotnie.
Co więcej wiele systemów już zamontowanych np. opartych o mikroinwertery nie będą mogłby być w łatwy sposób rozbudowane o magazyn energii. Dodatkowo w zależności od systemu różne są minimalne pojemności akumulatorów, które będą optymalnie pracować z falownikiem danego producenta. Zazwyczaj jest to min. 8-10kWh pojemności dla akumulatorów wysokonapięciowych w systemach z pełnym trybem back-up/off-grid.
Zdjęcie: Jeden z systemów magazynowania energii. Żródło: SOLSUM
8. Moc zasilania odbiorników z akumulatorów i współpraca z agregatem, stacjami ładowania aut elektrycznych
Poniżej porównaniu głównych parametrów dla 2 przykładowych systemów:
Współpraca z agregatem i sterowanie agregatem | NIE | TAK |
Moc fotowoltaiki możliwa do obsłużenia | 12kW | 22kW |
Maksymalna moc (odbiorników) rozładowanie baterii | 10kW | 18kW stałego obciążenia i 24kW przez 30 min. |
Maksymalna moc rozładowania baterii na fazę | 3,3kW | 6kW |
Minimalna pojemność akumulatorów | 11kWh | 21kWh |
Dla przykładu jeszcze inny z wiodących producentów falowników oferuje system, gdzie zasilanie odbiorników z akumulatorów to 3,3kW jednofazowo i brak trybu off-grid w wersji 3 fazowej, moc rozładowania odbiorników zależna od mocy falownika hybrydowego, więc taki system magazynowania bardziej nada się do domku letniskowego niż do zasilania i pracy cyklicznej w gospodarstwie domowym ze względu na ograniczenia.
Dodatkowo niektóre systemy magazynowania posiadają dedykowane stacje ładowania aut elektrycznych, które współpracują z magazynem energii i inteligentnym licznikiem, dzięki czemu możemy ładować auto w 100% z prądu ze słońca.
9. Bezpieczeństwo
Podobnie jak w przypadku fotowoltaiki liczy się tutaj czynnik ludzki oraz wysoka jakość sprzętu, nie ma co liczyć na to, że najtańszy magazyn energii będzie miał tą samą żywotność, funkcje i bezpieczeństwo pracy, więc nawet bardziej niż w przypadku paneli fotowoltaicznych nie warto kierować się jedynie ceną. Technologia litowo-jonowa jest znacznie bezpieczniejszą technologią niż np. akumulatory kwasowo-ołowiowe z płynnym elektrolitem, które wymagają specjalnego wentylowanego pomieszczenia. Ogniwa litowo-jonowe są zarządzane przez precyzyjny system ładowania dbający o prawidłowe napięcia tych procesów.
Zdjęcie: System magazynowania energii dla celów przemysłowych. Źródło: SOLSUM
10. Gwarancja i serwis
Od 2 lat to 10 lat gwarancji na akumulatory to aktualnie najczęściej spotykane gwarancje. Warto sprawdzić na co jest udzielana gwarancja, na jaki okres i co obejmuje, często jest to uzależnione od głębokości ładować, temperatur i eksploatacji i wielu innych zapisów, dlatego przy tańszych systemach wyegzekwowanie gwarancji bywa często bardzo trudne. Wiele rozwiązań to nowości firm, które produkują falowniki ich doświadczenie w systemach magazynowania nie jest duże.
11. Doświadczenie
Tak jak pisaliśmy na wstępie, wiele ważnych parametrów nie wyczytamy z karty technicznej czy nie przekaże handlowiec, ponieważ takich z doświadczeniem z różnymi systemami magazynowania energii jest zaledwie garstka, dlatego wybierając systemy magazynowania energii warto kierować się sprawdzonymi informacjami i praktyczną wiedzą.
Podsumowując tylko dobrze zaprojektowany system wysokiej jakości dobrany do potrzeb wykonany przez firmę z wieloletnim doświadczeniem to gwarancja zadowolenia i wieloletniej bezpiecznej pracy systemu magazynowania energii.
SOLSUM to wykonawca i projektant systemów magazynowania energii. W naszym portfolio są projekty i realizacji największych w Polsce systemów magazynowania energii w technologii litowo-jonowej oraz autonomiczne budynki mieszkalne, schroniska górskie, firmy czy obiekty infrastruktury technicznej oraz ciekawe projekty realizowane międzynarodowo np. projekt i realizacja autonomicznego system fotowoltaiki z magazynem energii dla budynków i na potrzeby odsalania wody morskiej na Wyspach Zielonego Przylądka. Siedziba SOLSUM to budynek plusenergetyczny z systemem magazynowania o pojemności 130kWh własnego projektu.
Projektowanie, montaż i serwis systemów PV i magazynów energii zapewniamy dla naszych klientów na terenie całej Polski.
Zdjęcie: System magazynowania energii dla firmy. Źródło: SOLSUM
Więcej o systemach magazynowania SOLSUM: https://solsum.pl/zestaw/solsum-max/